Este documento presenta un resumen del capítulo 15 de un libro de biología. Explica cómo la evolución ocurre a través de cambios en las frecuencias de alelos dentro de una población debido a mutaciones, flujo de genes, deriva genética, apareamiento no aleatorio y selección natural. También describe cómo la selección natural favorece a los organismos cuyos fenotipos les permiten reproducirse con mayor éxito en su ambiente.

1. Teresa Audesirk • Gerald Audesirk • Bruce E. Byers
Biología: la vida en la Tierra
Octava Edición
Clase para el capítulo 15
Cómo evolucionan los organismos
Copyright © 2008 Pearson Prentice Hall, Inc.

2. Pensamos que los hospitales son lugares para buscar protección contra las
enfermedades, pero también son sitios que favorecen la evolución de gérmenes
resistentes a los medicamentos.

3. Contenido del capítulo 15
• 15.1 ¿Cómo se relacionan las poblaciones, los
genes y la evolución?
• 15.2 ¿Qué causa la evolución?
• 15.3 ¿Cómo funciona la selección natural?

4. Contenido de la sección 15.1
• 15.1 ¿Cómo se relacionan las
poblaciones, los genes y la evolución?
– Los genes y el ambiente interactúan para
determinar las características.
– La poza génica es la suma de los genes de
una población.
– La evolución es el cambio de la frecuencia de
alelos dentro de una población.
– La población en equilibrio es una población
hipotética donde no ocurre la evolución.

5. Determinación de rasgos
• Todas las células contienen DNA.
• Un gen es un segmento de DNA que se
encuentra en un lugar específico de un
cromosoma.

6. Determinación de rasgos
• En los individuos diploides, cada gen
consiste en dos alelos (su genotipo).
– Un individuo cuyos alelos sean ambos
iguales, se llama homocigoto de ese gen.
– Un individuo con alelos diferentes de ese gen
es heterocigoto.

7. Determinación de rasgos
• Por ejemplo, el color de el pelaje de un
hámster es determinado por 2 alelos:
– El alelo dominante codifica una enzima que
cataliza la formación del pigmento negro.
– El alelo recesivo codifica una enzima que
cataliza el pigmento café.

8. Determinación de rasgos
• Si un hámster es homocigoto del alelo
negro o es heterocigoto (un alelo negro y
un alelo café), su pelaje contendrá el
pigmento y será negro.
• Si el hámster es homocigoto del alelo café,
sus folículos capilares no producirán
pigmento negro y su pelaje será café.

9. FIGURA 15-1 Alelos, genotipo y fenotipo de los individuos

10. Determinación de rasgos
• El genotipo de un individuo también
interactúa con el ambiente para determinar
su apariencia física y sus rasgos de
conducta (fenotipo).

11. Determinación de rasgos
• Los cambios que el individuo experimenta
mientras crece y se desarrolla no son
cambios evolutivos.
• Cambios evolutivos:
– Se presentan de generación en generación.
– Causan que los descendientes sean
diferentes de sus ancestros.
– Ocurren a nivel población.

12. La poza génica
• Una poblacion es un grupo de
organismos de la misma especie que
viven en cierta área.
• La genética de poblaciones define la poza
génica como la suma de todos los genes
en una población.
• La poza génica consiste en todos los
alelos de todos los genes de todos los
individuos de una población.

13. La poza génica
• Frecuencia de alelos: cada alelo tiene
una proporción relativa en una población.

14. La poza génica
• Por ejemplo, el color del pelaje de los
hámsteres:
– Una población de 25 hámsteres contiene 50
alelos del gen que controla el color del pelaje
(los hámsteres son diploides).
– Si 20 de esos 50 alelos son del tipo que
codifica el pelaje negro, la frecuencia de ese
alelo en la población es de 0.40 (o 40%),
porque 20/50 = 0.40.

15. FIGURA 15-2 Una poza génica

16. Evolución
• La evolución es el cambio en las
frecuencias de alelos que ocurren en una
poza génica con el transcurso del tiempo.
– Si las frecuencias de alelos cambian de una
generación a la siguiente, la población está
evolucionando.
– Si las frecuencias de alelos no cambian de
generación en generación, la población NO
está evolucionando.

17. El principio de Hardy-Weinberg
• En 1908, un sencillo modelo matemático
fue propuesto por:
– Godfrey H. Hardy (matemático inglés)
– Wilhelm Weinberg (físico alemán)

18. Población en equilibrio
• El principio de Hardy-Weinberg
demuestra que, en determinadas
condiciones, las frecuencias de alelos y
de genotipos de una población
permanecerán constantes sin importar
cuántas generaciones hayan pasado.

19. Población en equilibrio
• Una población en equilibrio es una
población considerada como ideal y sin
evolución, en la cual no cambian las
frecuencias de alelos.

20. Población en equilibrio
• ¿Cómo se mantiene una población en
equilibrio?

21. Población en equilibrio
• El equilibrio se puede mantener siempre
y cuando se cumplan las siguientes
cinco condiciones:
1. No debe haber mutación.
2. No tiene que haber flujo de genes entre
poblaciones.
3. La población debe ser muy grande.
4. Todos los apareamientos tienen que ser
aleatorios.
5. No debe haber selección natural.

22. Población en equilibrio
• Si se viola una o más de estas condiciones,
entonces las frecuencias de alelos pueden
cambiar.

23. Contenido de la sección 15.2
• 15.2 ¿Qué causa la evolución?
– Las mutaciones son la fuente original de la
variabilidad genética.
– El flujo de genes entre poblaciones cambia las
frecuencias de alelos.
– Las frecuencias de alelos pueden cambiar en
poblaciones pequeñas.
– El apareamiento dentro de una población casi
nunca es fortuito.
– No todos los genotipos son igualmente
benéficos.

24. Causas de la evolución
• Se pueden predecir cinco causas
principales del cambio evolutivo:
1. Mutación
2. Flujo de genes
3. Población pequeña
4. Apareamiento no aleatorio
5. Selección natural

25. Fuente original de la variabilidad
genética
• Las mutaciones son cambios en la
secuencia del DNA:
– Por lo general tienen poco o ningún efecto
inmediato.
– Son la fuente de nuevos alelos.
– Pueden transmitirse a los descendientes sólo si
se presentan en células que producen gametos.
– Pueden ser benéficas, dañinas, o neutras.
– Ocurren de forma espontánea, no como
resultado, ni como expectativa, de las
necesidades ambientales.

26. Las mutaciones no están dirigidas
hacia una meta
• Una mutación no surge como resultado, ni
como expectativa, de las necesidades
ambientales.

27. FIGURA 15-3 Las mutaciones ocurren de forma espontánea

28. Flujo de genes
• El flujo de genes es el movimiento de
alelos entre poblaciones.
– La inmigración agrega alelos a una población.
– La emigración elimina alelos de una
población.

29. Flujo de genes
• Los alelos se pueden mover entre
poblaciones aun cuando los organismos
no lo hagan.
– Las plantas liberan sus semillas y su polen.

30. FIGURA 15-4 El polen puede ser
un agente de flujo de genes

31. Flujo de genes
• El principal efecto evolutivo del flujo de
genes es incrementar la similitud genética
de poblaciones diferentes de una especie.

32. Deriva genética de los alelos
• El proceso mediante el cual los eventos
fortuitos cambian las frecuencias de alelos
se llama deriva genética.
– Tiene poco impacto en poblaciones muy
grandes.
– Ocurre más rápidamente y tiene un mayor
efecto en poblaciones pequeñas.

33. FIGURA 15-5 Deriva genética

34. FIGURA 15-5 (parte 1)
Deriva genética

35. FIGURA 15-5 (parte 2)
Deriva genética

36. Sí importa el tamaño de la población
• El tamaño de la población afecta la deriva
genética.

37. FIGURA 15-6 Efecto del tamaño de la población en la deriva genética

38. FIGURA 15-6a
Efecto del tamaño
de la población
en la deriva
genética

39. FIGURA 15-6b
Efecto del tamaño
de la población
en la deriva
genética

40. Causas de la deriva genética
• Existen dos causas de deriva genética:
– Cuello de botella poblacional
– Efecto fundador

41. Cuello de botella poblacional
• En el cuello de botella poblacional, una
población se reduce en forma drástica, por
ejemplo, debido a una catástrofe natural o
a una cacería excesiva.
• Los cuellos de botella poblacionales
pueden cambiar las frecuencias de alelos y
reducir la variabilidad genética.

42. FIGURA 15-7a Los cuellos de botella poblacionales reducen la variación

43. Cuello de botella poblacional
• Elefante marino:
– Se cazó al elefante marino casi hasta su
extinción total en el siglo XIX.
– Para la última década de ese siglo apenas
sobrevivían unos 20 ejemplares.
– La prohibición de su caza incrementó el
número de elefantes marinos hasta llegar a
cerca de 30,000 individuos.
– Un análisis bioquímico muestra que todos los
elefantes marinos septentrionales son casi
genéticamente idénticos.

44. FIGURA 15-7b Los cuellos de botella poblacionales reducen la variación

45. Efecto fundador
• El efecto fundador se presenta cuando un
número pequeño de organismos funda
colonias aisladas.

46. Poblaciones fundadoras aisladas
• Por casualidad, las frecuencias de alelos
de los fundadores pueden diferir de las de
la población original.
• Con el transcurso del tiempo, la nueva
población puede mostrar frecuencias de
alelos que difieren de las de la población
original.

47. FIGURA 15-8 Un ejemplo humano del efecto fundador

48. El apareamiento casi nunca es
fortuito
• El apareamiento no aleatorio puede
cambiar la distribución de genotipos en la
población.
• Los organismos de una población rara vez
se aparean en forma aleatoria.

49. El apareamiento casi nunca es
fortuito
• Casi todos los animales se aparean con
miembros cercanos de su especie.
• Ciertos animales, como el ganso de las
nieves, muestran un apareamiento
selectivo, que es una fuerte tendencia a
aparearse con quienes son similares.

50. FIGURA 15-9 Apareamiento no aleatorio entre los gansos blancos

51. No todos los genotipos son iguales
• La selección natural favorece a ciertos
alelos a expensas de otros (por ejemplo la
evolución de la bacteria resistente a la
penicilina)…

52. No todos los genotipos son iguales
• La penicilina comenzó a emplearse en forma
generalizada durante la Segunda Guerra
Mundial.
• La penicilina mataba a casi todas las bacterias
que causaban infecciones.
• La penicilina no afectaba a las bacterias que
tenían un extraño alelo que destruía a la
penicilina que entraba en contacto con la
célula bacteriana.
• Las bacterias que portan ese extraño alelo
sobrevivieron y se reprodujeron.

53. No todos los genotipos son iguales
• La selección natural no origina cambios
genéticos en los individuos.
– El alelo causante de la resistencia a la
penicilina surgió, de forma espontánea (antes
de ser expuesto a la penicilina).
– La presencia de la penicilina favoreció la
supervivencia de las bacterias que contenían
los alelos que destruyen la penicilina (se
reproducen con más éxito), y no a las
bacterias que carecían de ellos.

54. No todos los genotipos son iguales
• La selección natural actúa sobre los
individuos, pero las poblaciones cambian
por evolución.
– La penicilina (el agente de selección natural)
actuó sobre bacterias individuales.
– La población evolucionó al cambiar sus
frecuencias de alelos.

55. No todos los genotipos son iguales
• La evolución es un cambio en las
frecuencias de alelos de una población,
debido al éxito reproductivo diferencial
entre organismos que portan alelos
diferentes.
– Las bacterias resistentes a la penicilina tenían
una mayor eficacia biológica (éxito
reproductivo) que las bacterias normales.

56. No todos los genotipos son iguales
• La evolución no es progresiva; no hace
que los organismos “sean mejores”.
– Las bacterias resistentes resultaron
favorecidas sólo debido a la presencia de la
penicilina.
– Los cuellos largos de las jirafas macho les
son de utilidad cuando luchan por establecer
su dominio.

57. No todos los genotipos
son iguales
• La evolución es un acuerdo entre
presiones opuestas…

58. FIGURA 15-10 Una acuerdo entre presiones opuestas

59. FIGURA 15-10a Un acuerdo
entre presiones opuestas

60. FIGURA 15-10b Un acuerdo
entre presiones opuestas

62. Contenido de la sección 15.3
• 15.3 ¿Cómo funciona la selección
natural?
– La selección natural es en realidad una
reproducción diferencial.
– La selección natural actúa sobre los
fenotipos.
– Algunos fenotipos se reproducen con mayor
éxito que otros.
– La selección influye en las poblaciones de
tres formas.

63. Selección natural
• La selección natural a menudo se asocia
con la frase “supervivencia del más apto”.
• Los individuos más aptos son aquellos que
no sólo sobreviven, sino que son capaces
de producir muchos descendientes
mientras viven.

64. Selección natural
• La selección de fenotipos influye en los
genotipos presentes en una población.
– Si una población de plantas de guisantes
encontrara condiciones ambientales
favorables para las plantas más grandes,
entonces las plantas más grandes tendrían
más retoños.
– Estos retoños portarían los alelos que
contribuyeron a la altura de sus progenitores.

65. Éxito de los fenotipos
• Los fenotipos exitosos son aquellos que
tienen las mejores adaptaciones a su
entorno particular.
– Las adaptaciones son características que
ayudan a un individuo a sobrevivir y a
reproducirse.

66. Éxito de los fenotipos
• Las adaptaciones surgen gracias a las
interacciones de los organismos tanto con
los componentes vivos como con los
componentes inanimados de sus
ambientes.

67. El ambiente
• Los componentes inanimados (abióticos)
incluyen:
– El clima
– La disponibilidad de agua
– Los minerales del suelo
• Los componentes vivos (bióticos)
incluyen:
– Otros organismos

68. El ambiente
• Las interacciones con otros organismos
incluyen:
– La competencia
– La coevolución
– La selección sexual

69. Agentes de selección
• La competencia es la interacción de los
individuos que tratan de utilizar un recurso
limitado.
– Puede ocurrir entre individuos de la misma
especie o de especies diferentes.
– Es más intensa entre miembros de la misma
especie.

70. Agentes de selección
• La coevolución es la evolución de
adaptaciones en dos especies debido a su
extensa interacción.
– Por ejemplo, las relaciones del predador con
su presa.

71. Agentes de selección
• La depredación incluye cualquier
situación en que un organismo (el
depredador) se alimente de otro (la
presa).

72. Agentes de selección
• La coevolución entre los depredadores y
la presa es algo así como una “carrera
armamentista biológica”.
– El lobo depredador selecciona a un ciervo
lento o descuidado.
– Los ciervos veloces y alertas seleccionan a
los lobos lentos y descuidados.

73. Selección sexual
• La selección sexual es la clase especial
de selección que actúa con base en los
rasgos que ayudan al animal a conseguir
pareja.

74. Selección sexual
• Las características que ayudan a los
machos a tener acceso a las hembras
incluyen:
– Rasgos llamativos (colores más brillantes,
plumas o aletas largas, cornamentas muy
embrolladas).
– Exhibicionismo extravagante.
– Canciones de cortejo ruidosas y complejas.

75. Selección sexual
• Las características derivadas de la
selección sexual hacen que los machos
sean más vulnerables ante los
depredadores.

76. Selección sexual
• La competencia entre los machos para
tener acceso a las hembras.
– Favorece el desarrollo de estructuras para un
ritual de combate.

77. FIGURA 15-11 La competencia entre machos favorece el desarrollo de estructuras
para un ritual de combate

78. Selección sexual
• Elección de pareja de las hembras.
– Las estructuras y colores de los machos que
no fomenten su supervivencia podrían ser
señales exteriores de su salud y vigor.

79. FIGURA 15-12 A las
hembras pavo real les
atrae la exuberante
cola del macho

80. La selección influye en las
poblaciones
• La selección natural y la selección sexual
pueden influir en las poblaciones de tres
formas:
– Selección direccional
– Selección estabilizadora
– Selección disruptiva

81. Selección direccional
• La selección direccional ocurre cuando
las condiciones ambientales cambian de
una forma consistente.

82. Selección direccional
• Desplaza las características en una
dirección específica.
– Favorece a los individuos que poseen valores
extremos.
– Ejerce una selección desfavorable con los
individuos promedio y con los individuos
situados en el extremo opuesto.
– Por ejemplo, la resistencia a los pesticidas, la
resistencia a los antibióticos.

83. FIGURA 15-13 Las tres formas en que la selección influye en una población con
el paso del tiempo

84. Selección estabilizadora
• La selección estabilizadora ocurre
cuando las condiciones ambientales son
relativamente constantes.
• La variación de fenotipos disminuye:
– Favorece a los individuos con el valor
promedio.
– Ejerce una selección desfavorable entre
individuos con valores extremos.

85. Selección estabilizadora
• Por ejemplo, el tamaño del cuerpo de los
lagartos Aristelliger.
– Los más pequeños tienen dificultad para
defender su territorio.
– Los más grandes tienen mayor probabilidad de
ser comidos por los búhos.

86. FIGURA 15-13 Las tres formas en que la selección influye en una población con
el paso del tiempo

87. Selección disruptiva
• La selección disruptiva ocurre cuando
una población tiene más de un tipo de
recursos útiles.
• Con el paso del tiempo, la población se
divide en dos grupos de fenotipos.
– Favorece a los individuos en ambos extremos
de una característica.
– Selecciona desfavorablemente entre
individuos con valores intermedios.

88. Selección disruptiva
• Por ejemplo, el tamaño del pico de los
pinzones cascanueces de vientre negro.
– Las aves con picos más grandes comen
semillas duras.
– Las aves con picos más pequeños comen
semillas suaves.

89. FIGURA 15-13 Las tres formas en que la selección influye en una población con
el paso del tiempo

90. FIGURA 15-14 Pinzones cascanueces de vientre negro

91. Polimorfismo equilibrado
• En el polimorfismo equilibrado se
conservan dos o más fenotipos en una
población.

92. Polimorfismo equilibrado
• El polimorfismo equilibrado a menudo
ocurre cuando las condiciones ambientales
favorecen a los heterocigotos.
– Por ejemplo, un alelo de la hemoglobina
defectuosa y un alelo de la hemoglobina
normal en las regiones de África propensas a
la malaria.